PROPRIÉTÉS ET MODE DE DOSAGE DES MATIÈRES SUCRÉES

La cellulose, la matière constitutive du végétal, peut être représentée par la formule C'*H*®0^®, c'est-à-dire que l'oxygène et l'hydrogène

y sont unis dans les proportions où ils se combinent pour former l'eau : dé là le nom à' hydrate de carbone qu'on doime à la cellulose et à ses isomères découverts par M. Fremy : fibrose, vasculose, etc. Le glucose (C'«H>20»^ , le sucre de canne (C^^hiiq") , Tamidon (C'-^H»«0»®) , ont encore la même constitution. L'histoire de ces hydrates de carbone constitue donc un des chapitres les plus importants de la chimie végétale, et il est d'autant plus utile de commencer nos études par la description de leurs propriétés, que tous les autres principes immédiats paraissent dériver, par des modifications plus ou moins importantes, du glucose, qui le premier apparaît dans les jeunes organes.

«tac€»se. — Les composés isomères représentés par la formule Qi2fli2Qi2 gQjj^ g^gg2 nombreux. C'est ainsi qu'il faut distinguer du glucose cristallisable celui qu'on rencontre dans certains végétaux et qui ne cristallise pas ; le glucose du lait n'est pas non plus identique avec celui qu'on rencontre dans nombre de fruits sucrés. Toutefois cette distinction, importante pour éclairer certaines questions théoriques, n'a pas pour l'agriculteur un intérêt suffisant pour nous arrêter, et nous renverrons le lecteur désireux d'approfondir l'histoire chimique des matières sucrées aux ouvrages de chimie, et particulièrement aux Leœns professées en 1863 par M. Berthelot devant la Société chimique (Hachette) .

Le glucose, qui paraît être formé directement dans les feuilles par la combinaison de l'oxyde de carbone provenant de la décomposition de l'acide carbonique avec l'hydrogène dégagé de l'eau, est extrêmement soluble dans l'eau; il cristallise beaucoup moins facilement que le sucre de canne ; il a une savem* moins sucrée et plus farineuse ; il est altérable par l'action de la chaleur et par celle des acides et des alcalis; l'acide azotique peut le convertir en acide oxalique. Employés sans ménagement, les acides attaquent violemment le glucose, qui noircit, et donne des produits ulmiques. L'ammoniaque peut se fixer sur le glucose chauffé à 100 degrés, et donner le glucose azoté étudié par M. P. Thenard, et qui présente un grand intérêt au point de vue de la formation des principes azotés contenus dans le fuuiier. Le glucose se reconnaît aisément à la facilité avec laquelle il fermente directement sous l'influence de la levure de bière, en donnant naissance à de l'alcool et à de l'acide carbonique, et à la réaction qu'il donne avec la liqueur de Fehling.

•«■•fte 4««i«e«M par férnentatioB. — Quand le glucose fermente sous l'influence de la levure, il se détruit d'après l'égalité suivante :

Ci2Hi20«2 = 2(C<H602) + ACOl

On voit que 180 de glucose donnent 02 d'alcool; de telle sorte que si l'on a mesuré un certain volume d'un jus renfermant du glucose, qu'on le fasse fermenter, puis qu'on distille la liqueur, et qu'on recueille le tiers de la liqueur dans laquelle est venu se concentrer tout l'alcool, plus volatil que l'eau, on pourra, à l'aide d'un alcoolomètre, reconnaître la quantité d'alcool formé, et par suite en déduire la proportion de glucose existant dans le jus primitif. On a remarqué que la fermentation se fait plus facilement quand le jus sucré est débarrassé de matières étrangères. En précipitant, à l'aide du sous-acétate de plomb, les matières analogues au tannin, éliminant avec l'hydrogène sulfuré l'excès de plomb, filtrant, puis faisant bouillir avec du noir animal pour décolorer, et ramenant enfin cette liqueur à son volume primitif, on réussira mieux que si l'on plaçait directement dans le jus sucré la levure de bière. Il est rare, au reste, que ce procédé donne des résultats exacts; il est difficile de déterminer la fermentation complète d'une petite quantité de matière : presque toujours une partie du glucose échappe à la fermentation, et l'on trouve des nombres trop faibles.

Doaage par la llqnear de Fehllng. — Le procédé que UOUS allous

décrire est d'une exécution beaucoup plus facile : il repose sur la réduction de l'oxyde de cuivre dans une liqueur alcaline. Cette liqueur, désignée sous le nom de liqueur de Fehling^ est généralement préparée en dissolvant à chaud 50 grammes de crème de tartre, 40 grammes de carbonate de soude dans un tiers de litre d'eau; on ajoute ensuite dans la dissolution 30 grammes de sulfate de cuivre. On fait bouillir le mélange, on l'additionne de AO grammes de potasse caustique dissoute dans l'eau, et l'on étend la liqueur jusqu'au volume d'un litre.

La présence de l'acide tartrique dans ce mélange empêche la précipitation de l'oxyde de cuivre par la potasse; mais si l'on ajoute du glucose et qu'on fasse bouillir, on voit immédiatement la liqueur se troubler, il se fait un dépôt rouge d'oxydule de cuivre, et la liqueur, qui était d'un bleu intense, se décolore complètement.

Pour titrer cette liqueur, on prend un gramme de sucre de canne bien pur et bien desséché, et on le dissout dans quelques centimètres cubes d'eau; on ajoute quelques gouttes d'acide chlorhydrique, et l'on fait bouillir. Soua l'influence de l'acide, le sucre de canne est metamorphosé en glucose, et acquiert la propriété de réduire la liqueur de Fehling. On ajoute, après TébuUition, quelques gouttes de potasse pour saturer l'acide, puis de l'eau, de façon à former 100 centimètres cubes.

Il est clair que chaque centimètre cube d'une pareille liqueur renferme 0*',01 de sucre de canne, ou 0«%0105 de glucose (1).

Le liquide sucré ainsi préparé sert à titrer la liqueur de Fehling. Pour exécuter cette opération, on place dans un petit ballon 10 centimètres cubes de liqueur dcFehling, dans une burette graduée le liquide sucré, et Ton verse celui-ci goutte à goutte dans la liqueur bleue, constamment maintenue à Tébullition. Elle se trouble peu à peu par suite de Tapparîtion du précipité d'oxydule, qui, d* abord jaune, devient bientôt d'un rouge vif et se rassemble au fond du ballon. C'est seulement quand la liqueur est complètement décolorée qu'on cesse de verser. On lit alors sur la burette le nombre de divisions employées, et l'on inscrit ce nombre sur le flacon renfermant la liqueur de Fehling. Imaginons, pour fixer les idées, qu'il ait fallu 32<^%5 de dissolution sucrée pour décolorer 10 centimètres cubes de liqueur de Fehling, nous en conclurons qu'il faudra 0»%325 de sucre de canne, ou

— ^-^ — , ou 0«%3âl de glucose, pour décolorer 10 centimètres

cubes de liqueur. C'est ce nombre qu'on écrit sur le flacon renfermant la liqueur de Fehling. Il est bon de fermer ce flacon avec un bouchon de liège traversé par l'extrémité d'une burette graduée à 10 centimètres cubes qui y est fixée à demeure. La liqueur bleue est assez altérable à la lumière ; on fera bien de la conserver dans une annoire obscure.

La liqueur de Fehling étant titrée, le dosage du glucose nécessite les opérations suivantes : Le jus sucré mesuré est porté à FébuUition pour coaguler les matières albuminoïdes, s'il en renferme, puis il est filtré ; on ramène le volume à ce qu'il était d'abord, on introduit le liquide dans la burette graduée, et l'on procède au dosage comme il a été dit plus haut. Quand on a décoloré complètement la liqueur de Fehling, ce qu'on voit en laissant reposer un instant le précipité et en regardant le jour au travers du liquide, afin de découvrir s'il conserve encore une légère teinte bleue, on lit le nombre de divisions employées. On en conclut que cette quantité de liqueur renfermait 0«',341 de glucose : d'où il sera facile de calculer ce que renferment 100 centimètres cubes.

Ce procédé est excellent quand il s'agit de doser le glucose dans une liqueur qui ne renferme pas d'autres matières capables de réduire

(1) Ci3H»0<S le sucre da canna a pour équivalent 171; celui du glucose, Ci^H^^Oi^,

tii 180. On voit que 1 de sucre de canne équivaut à j;— de glucose, c'est-à-dire à 1,05.

la liqueur de Fehling. Malheureusement, il n'en est pas toujours ainsi, et un chimiste italien, M. PoUacci, a reconnu récemment (1) que le tannin, qui se rencontre très-souvent dans les liquides végétaux, et notamment dans le vin, avait la propriété de réduire la liqueur de Fehling; de telle sorte qu'on a souvent pris pour du glucose du tannin qui était mélangé avec lui. Pour éviter cette cause d'erreur, M. Pollacci conseille d'ajouter à la liqueur dans laquelle on veut faire le dosage une certaine quantité de sous-acélate de plomb, qui précipite le tannin; on porte à l'ébullition, on filtre, puis on précipite l'excès d'acétate à l'aide du carbonate de soude, et l'on termine enfin l'opération comme il a été dit plus haut.

§ 33, — SUtRE DE CANNE.

Il existe plusieurs composés isomères de la formule C*2H>»0m, ou d'une formule multiple, si l'on admet que le sucre de canne, comme l'enseigne M. Berthelot, provient de la combinaison de 2 molécules de glucose avec élimination d'eau.

Ce sucre cristallise aisément, et l'on peut réussir à l'extraire des betteraves, du maïs, etc., par de simples manipulations de laboratoire. En faisant bouillir du jus de betterave avec un lait de chaux, précipitant la liqueur filtrée par de l'acide carbonique, puis portant à l'ébullition pour décomposer le bicarbonate de chaux formé ; filtrant de nouveau, commençant l'évaporation au bain-marie, et décolorant à l'aide du noir animal; filtrant encore, et évaporant au bain-marie dans un appareil où l'on a fait le vide, on obtient un liquide sirupeux qiii, après quelques jours, abandonne des cristaux quand on le laisse refroidir sous une cloche renfermant de l'acide sulfurique. C'est une manipulation que réussissent très-habituellement les élèves de l'école de Grignon, et qui a l'avantage de retracer les principales phases de l'extraction industrielle.

Si Ton peut ainsi obtenir le sucre de canne des végétaux qui le renferment, ce procédé ne permet pas de le doser exactement, car les cristaux sont toujours baignés d'un liquide sirupeux, d'une mélasse qui retient beaucoup de sucre.

On peut certainement extraire le sucre qui y est contenu en eni-

(1) De un fatto chimico che rileva gli errori commetti nella ricerca deî glucoso^ Sienne, 18G9 (extrait de la Rivista scienlifica de Fisiocritici), M. Boussingault indique depuis longtemps cette cause d'erreur dans son cours du Conservatoire.

PRINCIPES IMMÉDIATS CONTENUS DANS LES VÉGÉTAUX CULTIVÉS, iil

ployant la méthode de M. Margueritte; mais, même en faisant cette décomposition, on ne peut doser exactement le sucre : on arrive seulement à une approximation sur la quantité contenue dans un liquide déterminé (1).

BMAge da sacn di« canac. — La méthode la plus simple de doser le sucre de canne consiste à le métamorphoser en glucose par une ébuUition de quelques minutes à l'aide de l'acide chlorhyérique. S'il faut, par exemple, déterminer la quantité de sucre contenue dans une betterave, on râpe celle-ci, puis on presse la pulpe pour en extraire le jus; on mesure une certaine quantité de celui-ci : 10 centimètres cubes suffisent. On y ajoute de l'eau et quelques gouttes d'acide chlorhydrîque ; on fait bouillir pendant quelques instants, puis on verse la liqueur, qui renferme dès lors du glucose, dans une éprouvette graduée renfermant déjà quelques centimètres cubes d'eau, et l'on étend de façon à faire 100 centimètres cubes. C'est le liquide ainsi préparé qu'on place dans la burette graduée, de façon à décolorer 10 centimètres cubes de liqueur de Fehling ; il faudra naturellement multiplier le nombre trouvé par 10 pour avoir la quantité de sucre contenu dans le jus de betterave (2).

En opérant de cette façon et en répétant les dosages sur un grand nombre de betteraves, on arrive à se convaincre que les betteraves renferment habituellement 10 pour i 00 de sucre ; on rencontre encore des teneurs de 11 à 12 pour 100 de sucre : les chiffres plus élevés sont rares dans les betteraves cultivées en France, mais au contraire assez communs dans les betteraves développées de l'autre côté du Rhin. (Voyez plus haut les tableaux où est inscrite la composition des betteraves.)

(1) La méthode de M. Margueritte consiste à dissoudre la mélasse dans de l'alcool mélangé d'acide sulfurique» de façon à métamorphoser les chlorures qui empochent la cristallisation du sucre en sulfates insolubles dans l'alcool^ qui se précipitent ; on flitre sur un linge qu'où presse ; on ajoute dans la liqueur filtrée qui ne renferme plus en dissolution que du sucre et des acides minéraux une nouvelle proportion d'alcool ; puis, pour faciliter la cristallisation, une petite quantité de sucre préalablement pesée. Le sucre contenu dans la mélasse ne tarde pas à se séparer à peu prés complètement en le desséchant à l'étuve ; puis, en retranchant de son poids celui du sucre qu'on a ajouté pour déterminer la cristallisation de la liqueur sursaturée, on obtient le poids du sucre qui était contenu dans la mélasse étudiée.

(2) Il arrive quelquefois que les betteraves renferment une matière qui précipite direcfcmentpar la liqueur de Fehling ; cette matière est peut-être du tannin, car il est facile de ï'en débarrasser au moyen du sous-acétate de plomb. Nous avons eu occasion d'observer cette précipitaUon directe pendant rautomne de 1871, en étudiant au laboratoire de Cri- {non des betteraves destinées à l'alimentation du bétail ; nous n'avons pas observé de réaction semblable dans les betteraves de la variété Siiésie, dans laquelle, les années précifieotes, nous avions nombre de fois dosé le sucre de canne.

On peut encore rechercher le sucre de canne par une autre méthode, un peu plus longue que la précédente, mais qui a l'avantage de donner le sucre total contenu dans la betterave, tandis que la méthode précédente ne donne que le sucre contenu dans le jus. On ne commet pas cependant, en recherchant le sucre dans le jus, une grosse erreur, car on a remarqué que la pulpe de betterave renfermait sensiblement autant de s»cre que la betterave elle-même, c'est-à-dire que si 100 de betterave, à 10 pour 100 de sucre, laissent 20 de pulpe, ces 20 de pulpe renfermeront 2 de sucre, 10 pour dOO comme la betterave ellemême. Les 80 de jus renfermeront par conséquent 8 de sucre, c'està-dire encore 10 pour 100, comme la betterave.

Pour rechercher le sucre de canne total, il faut opérer sur des betteraves bien sèches. On découpe les racines en tranches fines qu'on place dans une soucoupe tarée, on pèse; puis on dessèche à 110 degrés, jusqu'à ce que les betteraves ne perdent plus d'eau. On trouve en général de 83,5 à 84 pour 100 d'eau. Les betteraves ainsi desséchées sont pulvérisées avec soin, puis traitées par l'alcool bouillant à 83 degrés ; on dessèche de nouveau la poudre de betterave, on la pulvérise une seconde fois, puis on recommence un second traitement par Talcool bouillant. Cette opération doit être répétée une troisième fois pour acquérir la certitude qu'on a enlevé tout le sucre. On réunit alors Talcool provenant de tous les lavages, on le place sous une cloche renfermant delà chaux vive, et, après quelques jours, on recueille le sucre cristallisé, mêlé quelquefois à des cristaux de salpôtre. On calcine une partie du sucre, on pèse les cendres formées de carbonate de potasse, qu'on ramène par le calcul à l'état d'azotate (1), et Ton retranche du poids du sucre celui de cet azotate. On contrôle, au reste, le nombre ainsi obtenu en pesant la pulpe pulvérisée provenant du traitement par l'alcool; son poids, ajouté à celui du sucre et du salpêtre, doit reproduire celui de la substance sèche sur laquelle on a opéré.

sacehariiBétrie optique. — Biot a reconnu le premier qu'une dissolution sucrée est susceptible de faire tourner le plan de polarisation d'un rayon lumineux, et il en a déduit une méthode d'analyse extrêmement ingénieuse.

L'appareil le plus habituellement employé est celui qui a été construit par M. Soleil (fig. 12). 11 comprend d'abord un prisme A, qui est

(1) C02K0 = 69. Ai0«K0 = lOi.

Carbonate Aiotate

de potasse. de potasse.

PRINCIPES IMMÉDIATS CONTEMS DANS LES VÉfiÉTAOX CILTIVÉS. 113

construit de telle sone que la lumière d'une lampe qui tombe sur lui se trouve polarisée en deux rayons différenis, dont l'un est complètement réfléchi, tandis que l'autre traverse le prisme A et vient tomber

? î- ( v"i]-"!)^Et-

FiG, 12. — Siccturimilra de Solei).

sur une plaque de quartz B formée de deux demi-disques de même épusseur, l'un de rotation droite, l'autre de rotation gauche. Si le grand tube intérieur est vide ou ne renferme qu'une matière qui ii'agit pas sur la lumière polarisée, le rayon qui le traverse arrive en C, où il rencontre une plaque de quartz à rotation simple.

Après avoir franchi cette plaque, la lumière traverse en D deux lames prismatiques, encore taillées dans du quartz, mais de signe contraire à celui de la plaque C qui les précède. Ces deux lames sont ajustées dans une coulisse, de manière à pouvoir glisser l'une devant l'autre de gauche à droite et de droite à gauche, au moyen d'une crémaillère qui se manœuvre par le bouton placé à gauche de la figure; t;n même temps qu'elle déplace les lames, la crémaillëre déplace également une échelle horizontale réguliëremenl divisée, qui se voit nettement dans la figure, au-dessous de l'analyseur E.

La lumière traverse encore celui-ci, atteint une plaque de quartz G, puis pénètre dans une lunette de Galilée dont les lentilles se voient en L et L', et arrive enfin 'a un dernier analyseur M.

Kitum. t

llû DU DEVELOPPEMENT DES VEGETAUX.

L'appareil étant disposé et une lampe placée devant l'ouverture A, on aperçoit, en regardant en M, l'ouverture divisée en deux parties par une ligne médiane et verticale qui correspond aux deux quartz B ; les deux moitiés sont colorées également en violet, par exemple : l'instrument est alors au zéro.

Si, à ce moment, on remplace l'eau du tube par une dissolution sucrée, on observe que les deux moitiés de l'ouverture A sont de teintes très-différentes, et il faudra faire tourner la crémaillère à droite ou à gauche pour retrouver l'égalité de teinte dans les deux moitiés de disque. On dit que la matière qui détermine ce mouvement dans la direction du rayon polarisé tourne à droite ou à gauche. Le sucre de canne tourne à droite, le glucose à gauche.

Pour graduer l'instrument, on se sert d'une dissolution de sucre de canne renfermant 16,470 pour 100 centimètres cubes : une semblable liqueur placée dans un [tube de 20 centimètres de long exerce exactement le même pouvoir rotatoire qu'un quartz droit d'un millimètre d'épaisseur. On remplit donc le tube avec cette dissolution, on visse la glace supérieure, puis on place le tube dans l'appareil, et l'on fait avancer les quartz à droite jusqu'au moment où l'on obtient l'égalité des teintes pour les deux disques. On marque 100 au point de Téchelle mobile qui est à ce moment devant le zéro fixe, et Ton divise l'espace compris entre ces deux points en 100 parties égales.

Le dernier prisme M est dit producteur de teinte sensible; on peut le tourner autour de son axe, et il permet de changer à volonté la couleur du rayon lumineux : de telle sorte que, si l'on opère sur un liquide légèrement coloré, ou si l'on fait usage d'une lumière îirtificielle habituellement teintée en jaune, on pourra neutraliser la teinte du liquide ou de la lumière, et retomber dans les conditions d'une dissolution incolore et d'une lumière blanche.

AnaijiM des «acres brats. — Pour doser la quantité de sucre pur qui existe dans les sucres bruts, on pèsera 16'%ù70 de l'échantillon à analyser, parfaitement desséché, et on les fera dissoudre dans 50 centimètres cubes d'eau; on décolorera le liquide par le sous-acétate de plomb, qui présente l'avantage de précipiter toutes les matières qui agissent sur la lumière polarisée, l'acide tartrique par exemple; on filtrera, puis on amènera le volume à 100 centimètres cubes» et l'on remplira le tube préalablement bien desséché. Les glaces, parfaitement nettoyées, sont placées sur le liquide de façon à ne pas laisser de bulle d'air ; puis on verra de combien de divisions il faudra faire avancer l'échelle vers la droite pour obtenir l'égalité de couleur

PRINaPES IMMÉDIATS CONTENUS DANS LES VÉGÉTAUX CULTIVÉS. 115

des deux disques ; on notera la division à laquelle on arrive. Si l'on atteint 50 divisions, c'est que l'échantillon renferme la moitié de son poids de sucre pur.

Quand les dissolutions sont très-colorées, on ne réussit pas à les obtenir incolores par une simple précipitation par le sous-acétate de plomb; il faut faire suivre celle-ci d'une filtration sur le noir animal, ou même d'une ébullition plus ou moins prolongée avec ce réactif.

Si le sucre brut analysé renferme du glucose, on obtiendra, en opérant comme nous venons de l'indiquer, un résultat inexact ; puisque le sucre de canne dévie à droite, le glucose à gauche, le nombre obtenu est la différence entre les deux pouvoirs rotatoires. Pour obtenir le titre exact, on fait une observation comme il vient d'être dit, on note le nombre de divisions trouvé, puis on transforme tout le sucre cristallisable, en glucose, en faisant bouillir la solution avec quelques gouttes d'acide chlorhydrique. On fait alors une seconde observation : l'égalité des teintes se trouve cette fois en faisant tourner l'appareil vers la gauche; on note la nouvelle indication donnée, on détermine également la température du liquide, et l'on cherche sur les tables dressées par M. Clerget, qui accompagnent habituellement les appareils, la quantité de sucre cristallisable correspondant au chiffre trouvé.

La méthode d'analyse des sucres par les procédés optiques peut être employée pour les betteraves ou les raisins. On prépare le jus en coupant les betteraves, et en pressant les pulpes, en écrasant les raisins, décolorant par le sous-acétate de plomb, puis introduisant dans l'appareil. On sait que 100 divisions correspondent à 16*', 470 dans 100 centimètres cubes : il est clair que a divisions donneront la quantité X de sucre contenu dans les 100 centimètres cubes en expérience.

Le jus de raisin donne une rotation vers la gauche. M. Bouchardat a reconnu que 3 divisions un tiers de l'appareil Soleil correspondent à 1 pour 100 d'alcool dans le vin provenant du moût analysé.